(57)【要約】【課題】製造時間の短縮を大幅に図るステンレス鋳物の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック基材が外側に塗布された消失性模型１１を加熱し、消失性模型１１を気化してセラミック基材の内部から排出するとともに、セラミック基材を焼成してセラミック鋳型１５を形成し、セラミック鋳型１５の内部にステンレス溶湯１３を注入し、注入したステンレス溶湯１３が所定の固溶化温度になったとき、固溶化温度を一定時間保持し、セラミック鋳型１５を急冷することとした。【選択図】      図１
2005046857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基材が外側に塗布された消失性模型を加熱し、前記消失性模型を気化して前記セラミック基材の内部から排出するとともに、前記セラミック基材を焼成してセラミック鋳型を形成し、前記セラミック鋳型の内部にステンレス溶湯を注入し、注入した前記ステンレス溶湯が所定の固溶化温度になったとき、前記固溶化温度を一定時間保持し、前記セラミック鋳型を急冷することを特徴とするステンレス鋳物の製造方法。
【請求項２】
前記ステンレス溶湯を注入したときから前記所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記時間が経過したときを、前記所定の固溶化温度になったときとすることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋳物の製造方法。
【請求項３】
前記セラミック鋳型の前記急冷は、強制空冷、ミスト混入の強制空冷または水冷とすることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋳物の製造方法。
【請求項４】
前記セラミック基材を外周に塗布した前記消失性模型を６０℃以下で乾燥し、前記乾燥の後に８００〜９００℃で焼成して前記セラミック鋳型を形成することを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋳物の製造方法。
【請求項５】
前記セラミック基材は、溶融シリカを少なくとも５０％を含むことを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋳物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋳物の製造方法に関し、特に、固溶化処理を行うステンレス鋳物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固溶化処理を必要とする例えばオーステンナイト系のステンレス鋳物は、Ｃｒにより薄い含水Ｃｒ（Ｆｅ）酸化物の不動態皮膜が表面に形成され、耐食性に優れたものとなるが、鋳造工程の冷却過程においてＣｒ炭化物が生成しＣｒ欠乏領域が生じ耐食されやすくなることがあるため、高温に加熱し、Ｃｒ炭化物をステンレス鋳物の組織の中にとけ込ませた固溶の状態から急冷して、高温の組織をそのまま常温の組織にする固溶化処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、従来のこの種のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【０００４】
図２に示すように、従来のステンレス鋳物の製造方法では、木型４１より砂型４５を製作する鋳型製作工程４０と、ステンレス溶湯４３によりステンレス鋳物４４を鋳造する鋳造工程５０と、ステンレス鋳物４４の固溶化処理を行う固溶化処理工程６０とを有し、ステンレス鋳物４４の製造が行われる。
【０００５】
鋳型製作工程４０は、木型４１を製作する手順４０ａと、木型４１により一方の砂型４５ａを製作する手順４０ｂと、木型４１により溶湯注入口４６付きの他方の砂型４５ｂを製作する手順４０ｃと、砂型４５ａ、４５ｂにより空洞の鋳型部４１ａが形成された砂型４５を製作する手順４０ｄとを有している。
【０００６】
鋳造工程５０は、ステンレス溶湯４３が溶湯注入口４６から空洞の鋳型部４１ａに注入される手順５０ａと、ステンレス溶湯４３が空洞の鋳型部４１ａに注入され、砂型４５の冷却後に砂型４５の枠（図示せず）の開枠が行われ、ステンレス鋳物４４が鋳造される手順５０ｂとを有している。
【０００７】
固溶化処理工程６０は、加熱炉４９によりＣｒ炭化物を組織の中にとけ込ませる固溶化温度までステンレス鋳物４４を加熱する手順６０ａと、ステンレス鋳物４４を固溶化温度に一定時間保温する手順６０ｂと、ステンレス鋳物４４を急冷する手順６０ｃとを有している。
【０００８】
なお、従来のステンレス鋳物の製造方法では、鋳型製作工程４０で木型４１から砂型４５を製作しステンレス鋳物４４の製造が行われるが、木型４１以外に例えば消失性模型を使用することも考えられるが、従来の消失性模型は、溶湯の注入が行われたときに消失が行われるため、消失性模型の外側に形成された鋳型の内部に炭素Ｃが残留する可能性があり、ステンレス鋳物の製造には適さない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２６２２２８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のステンレス鋳物の製造方法には、以下に述べるような問題があった。
【００１０】
従来のステンレス鋳物の製造方法は、木型４１より砂型４５を製作する鋳型製作工程４０と、ステンレス溶湯４３によりステンレス鋳物４４を鋳造する鋳造工程５０と、固溶化処理を行う固溶化処理工程６０とでステンレス鋳物４４の製造が行われるが、鋳型製作工程４０では、木型４１と砂型４５の製作に多くの時間を必要とし、鋳造工程５０では、ステンレス溶湯４３が注入された後、砂の保温効果のための冷却に多くの時間を必要とし、固溶化処理工程６０では、特に、ステンレス鋳物４４の固溶化温度までの加熱に多くの時間を必要とし、多大の処理時間が必要であった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、製造時間の短縮を大幅に図るステンレス鋳物の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック基材が外側に塗布された消失性模型を加熱し、前記消失性模型を気化して前記セラミック基材の内部から排出するとともに、前記セラミック基材を焼成してセラミック鋳型を形成し、前記セラミック鋳型の内部にステンレス溶湯を注入し、注入した前記ステンレス溶湯が所定の固溶化温度になったとき、前記固溶化温度を一定時間保持し、前記セラミック鋳型を急冷することとした。
【００１３】
また、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記時間が経過したときを、前記所定の固溶化温度になったときとすることとした。
【００１４】
また、前記セラミック鋳型の前記急冷は、強制空冷、ミスト混入の強制空冷または水冷とすることとした。
【００１５】
また、前記セラミック基材を外周に塗布した前記消失性模型を６０℃以下で乾燥し、前記乾燥の後に８００〜９００℃で焼成して前記セラミック鋳型を形成することとした。
【００１６】
さらに、前記セラミック基材は、溶融シリカを少なくとも５０％を含むこととした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【００１９】
図１示すように、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法では、合成樹脂発泡材から製作される消失性模型１１によりセラミック鋳型１５を製作する鋳型製作工程１０と、ステンレス溶湯１３によりステンレス鋳物１４を鋳造し、ステンレス鋳物１４の固溶化処理を行う鋳造・固溶化処理工程２０とを有し、ステンレス鋳物１４の製造が行われる
鋳型製作工程１０は、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）および両者の共重体などの合成樹脂発泡材から、ＮＣ加工機（図示せず）などにより消失性模型１１を製作する手順１０ａと、消失性模型１１の表面にセラミック基材を塗布し溶湯注入口１６付のセラミック層１５ａを形成する手順１０ｂと、表面にセラミック層１５ａを形成した消失性模型１１を６０℃程度またはそれ以下の温度で乾燥させ、加熱炉１９に入れて所定の焼成温度（８００℃〜９００℃）で加熱し、加熱により消失性模型１１は気化して排出するため消失し、内部に空洞の鋳型部１１ａが形成された強固なセラミック鋳型１５を焼成する手順１０ｃとを有している。
【００２０】
加熱炉１９による加熱は、５００℃程度まで上昇させ、その温度で３時間程保持する。その後再び温度を上昇させ９００℃までにする。加熱炉１９内の温度を５００℃に温度を保持することにより、その間に消失性模型１１が気化してセラミック鋳型１５に作られた複数の孔や溶湯注入口１６から排出され、セラミック鋳型１５の内部に炭素Ｃが残留する可能性はない。
【００２１】
鋳造・固溶化処理工程２０は、焼成によってセラミック鋳型１５が高温を保っている状態で、ステンレス溶湯１３が溶湯注入口１６から空洞の鋳型部１１ａに注入される手順２０ａと、空洞の鋳型部１１ａに注入されたステンレス溶湯１３の温度が固溶化温度まで低下したとき、ステンレス溶湯１３の注入により内部にステンレス鋳物１４が鋳造されたセラミック鋳型１５を加熱炉１９に入れ、固溶化温度に一定時間保温する手順２０ｂと、セラミック鋳型１５を加熱炉１９から取り出し急冷する手順２０ｃと、手順２０ｃの急冷により、セラミック鋳型１５が崩壊しステンレス鋳物１４が取出される手順２０ｄとを有している。
【００２２】
セラミック鋳型１５は、手順２０ｃの急冷によりステンレス鋳物１４との間の収縮率の差によって応力が発生し、セラミック鋳型１５が崩壊するため、ステンレス鋳物１４をセラミック鋳型１５から容易に取り出すことができる。セラミック基材は、少なくとも溶融シリカを５０％含ませることにより、温度低下時の収縮率が大きく、崩壊をより容易にさせることができる。
【００２３】
手順２０ａでは高温の状態のセラミック鋳型１５にステンレス溶湯１３を注入しているため、ステンレス溶湯１３が指向性凝固を発生させることにより、内部に引け巣、ガスブローなどの欠陥を除去したステンレス鋳物１４を製造することができる。
【００２４】
従来のステンレス鋳物の製造方法と、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法とにつきステンレス鋳物の製造に要する時間を比較する。
【００２５】
１．従来のステンレス鋳物の製造方法
（１）鋳型製作工程４０
手順４０ａ  ２０日
手順４０ｂ  １日
手順４０ｃ  手順４０ｂと平行作業
手順４０ｄ  １日
（２）鋳造工程５０
手順５０ａ  ３日（注入したステンレス溶湯４３を常温に冷却するまでの時間大）
手順５０ｂ  短時間
（３）固溶化処理工程６０
手順６０ａ  ０．５日（ステンレス鋳物４４を固溶化温度までの加熱）
手順６０ｂ  短時間（１〜２時間）
手順６０ｃ  短時間
（４）総所要時間    約２５．５日
２．本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法
（１）鋳型製作工程１０
手順１０ａ  ５日
手順１０ｂ  ２日（消失性模型１１に塗布したセラミック基材は、６０℃以下で乾燥）
手順１０ｃ  ０．５日
（２）鋳造・固溶化処理工程２０
手順２０ａ  １日（固溶化温度まで低下させる時間は必要）
手順２０ｂ  短時間（１〜２時間）
手順２０ｃ  短時間
手順２０ｄ  短時間
（３）総所要時間    約８．５日
従来のステンレス鋳物の製造方法では、鋳型製作工程４０で、木型４１の製作と、砂型４５の製作と乾燥に多くの時間を必要とし、鋳造工程５０で、注入したステンレス溶湯４３を常温に冷却するまでに多くの時間を必要とし、固溶化処理工程６０で、ステンレス鋳物４４の固溶化温度までの加熱に多くの時間を必要とし、多大のエネルギーを必要としている。
【００２６】
本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法では、鋳型製作工程１０で、セラミック鋳型１５の製作とすることにより処理時間を時間短縮でき、鋳造・固溶化処理工程２０で、セラミック鋳型１５にステンレス溶湯１３を注入し、固溶化温度まで低下させたとき固溶化温度を保持する固溶化処理を行うことにより処理時間を短縮でき、従来のステンレス鋳物の製造方法に対し半分以下の処理時間に短縮することができる。
【００２７】
以上述べたごとく、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック鋳型１５にステンレス溶湯１３を注入し、固溶化温度まで低下させたとき固溶化温度を保持する固溶化処理を行うことにより、製造時間の短縮を大幅に図ることができる。
【００２８】
なお、以上の説明ではステンレス鋼を例にとって説明したが、本発明のステンレス鋳物の製造方法は、炭素の含有が好ましくない材質や、その他の低炭素合金鋼にも応用することができる。
【００２９】
また、本発明のステンレス鋳物の製造方法では、ステンレス溶湯を注入したときから所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、ステンレス溶湯を注入したときから前記の測定時間が経過したときを、所定の固溶化温度になったときとすることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック基材が外側に塗布された消失性模型を加熱し、前記消失性模型を気化して前記セラミック基材の内部から排出するとともに、前記セラミック基材を焼成してセラミック鋳型を形成し、前記セラミック鋳型の内部にステンレス溶湯を注入し、注入した前記ステンレス溶湯が所定の固溶化温度になったとき、前記固溶化温度を一定時間保持し、前記セラミック鋳型を急冷することとしたため、セラミック鋳型にステンレス溶湯を注入し、固溶化温度まで低下させたとき固溶化温度を保持する固溶化処理を行うことにより、製造時間の短縮を大幅に図ることができる。
【００３１】
また、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記時間が経過したときを、前記所定の固溶化温度になったときとすることとしたため、注入したステンレス溶湯の温度を直接計測することなく、所定の固溶化温度になったことを容易に検知することができる。
【００３２】
また、前記セラミック鋳型の前記急冷は、強制空冷、ミスト混入の強制空冷または水冷とすることとしたため、セラミック鋳型の大きさや形状に応じて、的確な強制空冷を行うことができる。
【００３３】
また、前記セラミック基材を外周に塗布した前記消失性模型を６０℃以下で乾燥し、前記乾燥の後に８００〜９００℃で焼成して前記セラミック鋳型を形成することとしたため、適切な強度を保ち製造時間の短縮を図ることができる。
【００３４】
さらに、前記セラミック基材は、溶融シリカを少なくとも５０％を含むこととしたため、セラミック基材により形成されたセラミック鋳型の温度を低下させたとき収縮率が大となり崩壊するため、容易にステンレス鋳物を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【図２】従来のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【符号の説明】
１０  鋳型製作工程
１１  消失性模型
１１ａ  空洞の鋳型部
１３  ステンレス溶湯
１４  ステンレス鋳物
１５  セラミック鋳型
１５ａ  セラミック層
１６  溶湯注入口
１９  加熱炉
２０  鋳造・固溶化処理工程
【図１】
2005046857.tif 000003
【図２】
2005046857.tif 000004